隔板式曲线组合梁施工阶段开口薄壁钢梁受力特性研究

在无支架施工中,隔板式曲线组合梁的承载结构为曲线开口薄壁钢梁。以横隔板数量N及跨度与曲线半径的比值(跨径比)为参数,对5片试验梁进行混凝土浇筑过程中的模型试验,并基于M/r法,采用ANSYS软件分析曲线开口薄壁钢梁在混凝土湿重作用下的受力特性。结果表明:在混凝土湿重作用下,曲线开口薄壁钢梁的竖向位移、径向位移、切向应力及翘曲正应力与弯曲正应力的比值(应力比)均随均随跨径比的增大线性增加,随横隔板数量N的增加非线性减小,N从0块增加到3块的过程中变化较大,之后变化较小;端横隔板和跨中横隔板对曲线钢梁的弯扭效应影响最大;跨径比是反映曲梁受扭程度的一种显性指标,应根据应力比限值考虑跨径比的大小来确定曲线开口钢梁的横隔板。     

单箱双室波形钢腹板连续刚构桥横隔板间距研究

为有效控制单箱双室波形钢腹板连续刚构桥的畸变和翘曲效应,通过建立空间有限元模型,研究横隔板间距和数量对偏心荷载作用下箱梁翘曲和畸变纵向正应力的影响规律,并对比分析单箱双室和单箱单室箱形结构在不同横隔板间距下畸变和翘曲纵向正应力的变化规律。计算结果表明:布置横隔板可以有效减少翘曲和畸变纵向正应力;与单箱双室截面相比,单箱单室截面翘曲正应力更大,设计时应减小横隔板间距。计算了不同高跨比和高宽比连续刚构桥的合理横隔板间距,并拟合出其经验公式。将该公式得到的横隔板间距与实际桥梁和现有经验公式得到的横隔板间距进行比较,验证了其精确性。     

大跨度连续钢箱梁横隔板的合理布置

根据偏心荷载作用下钢箱梁的受力特点,从分析畸变翘曲应力的角度出发研究钢箱梁横隔板的合理布置.提出采用弹性支承连续梁比拟法分析大跨度变截面钢箱梁的畸变翘曲应力.根据单室矩形箱梁畸变控制微分方程与弹性地基梁弯曲控制微分方程的相似性,将单室矩形箱梁的畸变比拟成弹性支承连续梁的弯曲,据此求解考虑横隔板间距和刚度影响的单室矩形箱梁的畸变翘曲应力.以控制箱梁畸变翘曲应力不超过弯曲正应力15％为目标采用该方法确定崇启大桥横隔板的合理布置形式为:当横隔板间距设置为5.6m时,在各墩墩顶宜采用实腹式横隔板;在其他位置可采用桁架式横隔板.     

西堠门大桥索梁锚固部位的受力分析及模型试验

采用模型试验和有限元分析的方法,对西堠门大桥在5种加载工况下索梁锚固部位的受力情况进行研究,并进行安全可靠性验证.研究结果表明:索力首先通过耳板传递至加劲板,然后依靠锚箱纵、横隔板组成的框式构架传递到钢箱梁横隔板上,再由靠近风嘴的耳板上部将力向两边传递,直到靠近箱梁的耳板下端力的传递才均匀;在中间加劲板与锚箱中间隔板的相交部位、锚箱横隔板与耳板交叉处、钢箱梁横隔板与U肋的交叉处以及顶板变坡处存在着明显的应力集中现象,为主要控制细节;锚箱横隔板在纵隔板处全部断开,横向刚度产生突变,从而易引起横向应力分布不均匀,故建议在中间锚箱横隔板的上端设置过渡加劲板.     

横隔板及几何特征对钢箱梁畸变效应的影响

研究目的:由于钢箱梁的顶、底板及腹板均较薄,在偏心荷载作用下,截面变形易引起畸变应力而导致局部屈曲和腹板压皱等现象。工程应用上,在梁内设置一定数量的横隔板来约束钢箱梁的畸变变形,以求减少钢箱梁畸变效应。此前已有少量文献就横隔板对钢箱梁的畸变效应进行过研究,但未对钢箱梁在不同的隔板数量、高跨比、宽高比下进行综合分析,使其成果具有一定的局限性。因此,本文在此基础上通过有限元软件就简支钢箱梁的畸变效应进一步分析,并提出了横隔板的数量及箱梁的几何特征参数对钢箱梁畸变效应的影响。研究结论:(1)当箱梁为窄箱梁,即宽高比约等于1.5时,箱梁跨中畸变翘曲最大正应力随横隔板数量增多而增大,此时跨内横隔板设3~5道为宜;(2)当箱梁为宽箱梁,即宽高比约等于4.5时,箱梁跨中畸变翘曲最大正应力随横隔板数量增多而减小,此时跨内横隔板的设置9道为宜;(3)计算结果对同类桥梁的设计具有参考价值。     

客运专线大跨度曲线连续梁变形研究

研究目的:目前我国客运专线桥梁占线路比例逐步加大,大跨度预应力混凝土连续梁桥以其跨越能力大、刚度大、伸缩缝少、养护简单得到广泛的应用。其中大跨度曲线连续梁的变形直接影响到轨道的平顺性和列车运营的安全性。利用midas civil软件建立有限元模型进行结构的空间分析,研究大跨度曲线连续梁变形特点,重点分析温度对曲线连续梁变形的影响。研究结论:对于客运专线主跨130 m及以下跨度曲线连续梁,采用满足设计速度目标值的曲线半径,研究分析得出:(1)大跨度曲线连续梁竖向变形和纵向变形与同等跨度的的直线连续梁基本一致;(2)曲线梁横向变形主要由活载(离心力+摇摆力)和温度力产生,主要表现为跨中水平变形,且远小于规范要求限制值;(3)系统升降温使梁体各点沿着不动点弦线方向产生变形,内外侧腹板温差使梁体各点绕着不动点沿径向方向产生变形,横向变形对轨道结构来说是安全可靠的;(4)该研究成果可应用于客运专线大跨度曲线连续梁设计。     

钢-混凝土曲线组合梁弯扭性能的试验研究

以跨径比(计算跨度与曲线半径的比值)和横隔板数目为参数,对6片钢-混凝土简支曲线组合梁进行了试验研究,得到了曲线组合梁跨中集中荷载作用下的荷载-变形曲线、应变分布和钢梁与混凝土板间的相对滑移规律。试验结果表明:曲线组合梁的抗弯刚度和抗扭刚度均随跨径比的增大而降低,横隔板数目对其受弯性能影响不大,但端横隔板对受扭性能影响较大;有横隔板处切向应变在曲线内侧小,外侧大,无横隔板处则相反;钢梁与混凝土板结合面上的切向滑移随跨径比的增大而增大,横隔板数目对其影响较小。     

横隔板对铁路预应力混凝土T梁横向动力性能的影响

针对铁路提速后部分预应力混凝土简支T梁桥横向振 动幅值偏大这一现象,以24m和32m铁路预应力混凝土简支 T梁为研究对象,较系统地分析了横隔板厚度和横隔板开裂对 单跨简支梁横向动力性能的影响规律,这对提高设计质量和对 现有桥梁进行正确的状态评估与加固具有一定的参考价值。     

上承式钢板梁空间振动计算与加固技术研究

根据列车桥梁时变系统的能量随机分析理论，分别建立列车、上承式钢梁空间振动分析模型，可方便考虑钢板梁主梁横向与竖向弯曲、自由扭转、约束扭转变形及横隔板、横联、平联、刚性连接加固杆件等桥梁局部构件的作用。采用计算机模拟方法，计算了提速列车与常用跨度上承式钢板梁采用各种加固措施前后的空间振动响应-桥梁及机车车辆的振动位移、加速度、列车轮对横向摇摆了、平稳性指标、轮压减载率等时程。根据计算结果，提出了对常用的32m上承式铆接钢板梁、24m上承式铆接钢板梁、20m(B=1.8m)上承式铆接钢板梁的加固方案建议。     

铁路40 m跨度混凝土简支箱梁的畸变效应

基于经典解析法与板壳有限元法,对比分析单线偏心活载作用下铁路40 m跨度混凝土简支箱梁畸变应力分布,并通过定义畸变应力比分析截面几何参数对箱梁畸变效应的影响。结果表明:用解析法和板壳有限元法计算得出的畸变翘曲应力相近,ANSYS板壳有限元更适合模拟空间箱梁的真实受力情况;在偏心活载作用下,腹板与顶板交界处的应力比为10%,腹板与底板交界处应力比为13%,顶板悬臂端部应力比最大,可达17%;高跨比和宽跨比的增加会使跨中附近的畸变效应更加明显,壁厚的增加会使畸变效应有减弱趋势,且跨中截面的畸变效应始终大于l/4截面与l/8截面(l为跨度)。     

悬挂式单轨列车通过曲线段的动力性能

基于多体动力学理论和模态叠加法建立了悬挂式单轨交通系统车桥耦合动力学模型,分析了轨道梁布置方式、曲线半径和跨度对车桥动力响应的影响。分析结果表明:列车通过单线桥曲线段时,不同轨道梁布置方式对车桥动力响应影响显著,单线桥曲线段轨道梁布置在曲线内侧可同时降低车辆和桥梁结构的横向位移;轨道梁跨中横向位移随跨度和曲线半径增大而增大,导向轮径向力可抑制轨道梁因受车辆重力作用产生的横向变形;为减小车辆与桥梁结构的横向位移,悬挂式单轨交通系统小半径曲线段桥梁跨度宜为15 m。     

铁路小半径曲线连续梁桥设计研究

武汉到咸宁的城际铁路中采用了大量的小曲线半径连续梁桥,最小半径达320 m,为目前我国曲线半径最小的铁路连续梁桥。本文采用ASCB和BSAS建立平面模型以及采用Midas2006建立空间有限元模型,对跨径组合为(24.65+24.65)m预应力混凝土连续箱梁分别进行施工阶段及运营阶段分析,计算恒载、活载、预应力、收缩徐变、体系温度、局部温差、支座不均匀沉降等荷载,得出支反力及内力、应力、强度、变形等,并进行了分析比较。由于"弯-扭"耦合作用、剪力滞效应及畸变挠曲效应、预应力损失等,使得曲线梁腹板内侧和外侧受力不同、支座的内侧和外侧受力也不同,因此不能单一采用以直代曲或者平面代替空间的计算结果,尤其是当曲线半径较小的情况下,尽量采用多种计算手段相互校核。并且通过采用箱形截面设计、加横隔板、降低曲线上车辆通过速度等可降低曲线效应对梁的影响。     

波形钢腹板曲线结合梁弯扭效应的解析解推导及参数分析

为了研究波形钢腹板曲线结合梁的弯扭效应,基于波形钢腹板的特点,综合考虑曲率影响、截面剪力滞效应、波形腹板剪切效应、扭转和畸变效应,采用能量变分法推导了波形钢腹板简支曲线结合梁在弯扭作用下的控制微分方程,采用伽辽金法求解得到了其弯扭效应的解析解,并对曲线半径和圆心角进行了参数分析。随曲线半径的增大,波形钢腹板简支曲线结合梁的跨中挠度、扭转角、畸变角和剪力滞附加弯矩均增大,但扭弯应力比减小;随圆心角的增大,跨中挠度、扭转角和畸变角均增大,剪力滞附加弯矩基本不变,扭弯应力比则线性增加。说明曲线半径的减小和圆心角的增大,可使波形钢腹板简支曲线结合梁的扭转效应增强,弯曲特性减弱,圆心角和曲线半径是表征其弯扭效应的两个重要指标。     

大跨度曲线矮塔斜拉桥主梁空间效应研究

以一座大跨度曲线矮塔斜拉桥为研究对象,分析剪力滞、箱梁畸变、扭转等空间效应对梁体应力状态的影响。分析结果表明:考虑空间效应后,在移动荷载作用下,顶板拉应力和底板压应力增大,最大增幅分别为1.20 MPa和1.29 MPa,顶板压应力和底板拉应力减小,最大减幅分别为0.95 MPa和1.35 MPa;在恒载作用下,顶板压应力减小,最大减小2.16 MPa,底板压应力增大,最大增加3.27 MPa。在此基础上分析了半横隔板箱梁在斜拉索锚固处的剪力分配问题,结果表明,剪力由横隔板和翼缘板共同承担,且横隔板承担剪力不超过50%,可按照横隔板和翼缘板共同抗剪进行设计。     

老旧圬工梁加固及养护技术

论述陇海铁路天兰线老旧圬工梁的主要结构形式;从防排水体系不良、混凝土保护层碳化和运营方面分析导致老旧圬工梁出现的常见病害;提出加固和修补目的、原则及加固方法。纵向加固主要采用增设新构件、减小跨度、扩大截面法、粘贴钢板、粘贴碳纤维(玻璃纤维)、增设钢板锚栓及体外预应力加固等方法;横向加固主要采用增设预应力横隔板和横向水平板,加强双片式梁的整体性。阐述和分析混凝土裂缝修补的低压注浆法、涂膜封闭修补法、开槽填补法和局部伤损综合修补法,介绍修补工艺,并提出养护工作应做到"规范检查、及早发现、尽快整治"。     

转体施工的铁路曲线连续槽形梁设计关键技术研究

为了确保转体施工的曲线连续槽形梁结构设计安全可靠,需要解决以下关键技术问题:结构横向受力、日照温差应力较大、支座中心线横向位置、曲线转体结构横向偏载、曲线槽形梁结构受力计算等。通过道砟槽板横向预应力束的合理布置,克服横向连接处主拉应力;通过适当增加边主梁顶板保护层厚度和纵向预应力束的合理布置,控制了日照温差应力;研究合理的横向支撑位置,避免对结构产生横向次应力;曲线悬臂转体结构横向偏载,将球铰中心相对于上下承台设置横向预偏心,解决转动时横向自重不平衡引起梁体侧倾的问题;通过建立平面模型、单梁模型、梁格模型和实体模型,对比分析计算曲线空间结构的受力问题。结果表明:曲线连续槽形梁结构受力均满足规范要求。     

宜昌长江大桥箱梁横向受力性能研究

宜昌长江铁路大桥为连续刚构柔性拱桥。基于8节点六面体单元与空间梁单元组合计算该桥箱形梁横向受力特性,并采用增设横隔板和横梁的方法,改善结构横向受力性能。研究表明,2种方法均能显著降低箱梁顶、底板横向弯曲正应力。传统平面框架分析法,不能考虑箱梁顶板荷载在桥纵向的传力方式,也不可能计算改善方案的横向应力,应当进行修正。     

跨坐式单轨车辆的临界横向力与曲线限速

在离心力的作用下,跨坐式单轨车辆走行部一侧的稳定轮减载。根据稳定轮刚刚脱离轨面这一临界状态,定义此时车体离心力为临界横向力。采用达朗贝尔原理将跨坐式单轨车辆通过曲线的动力学问题转换为静力学问题,推导出临界横向力和稳定轮预压力之间的关系公式,并利用多体动力学软件UM验证了公式的准确性。依据临界横向力公式,从舒适度角度计算稳定轮预压力的合理取值,得到曲线最高限制速度和最低限制速度与稳定轮预压力、轨道梁超高率以及曲线半径之间的关系。结果表明:临界横向力与稳定轮和导向轮的预压力成线性关系;考虑运行安全性和舒适度要求,本文中车辆的稳定轮和导向轮预压力设置为7kN时,轨道梁最大超高率设置为6%比较合适。     

跨座式PC轨道梁支座接触应力研究

为了研究跨座式PC轨道梁支座在正常运营荷载作用下的力学效应,以及销轴与摆孔之间的摩擦接触应力和滚滑运动状态,从界面力学的赫兹接触原理角度出发,采用有限元数值模拟的方法,借助ABAQUS有限元分析软件,建立跨座式PC轨道梁铸钢支座独立模型。分析直线轨道梁支座的应力应变情况,并对比不同跨度及半径的曲线轨道梁支座的应力状态;讨论不同类型荷载作用对支座应力集中的影响程度,并提出在弯道处做超高设置减小横向扭矩,从而降低曲线梁支座应力的有效措施。结果表明,在正常运营荷载作用下,直线梁支座的接触应力应变满足要求;曲线梁支座应力超限,且半径越小应力越大;同一荷载作用下,活动支座滚轴和承压板接触应力高于上下摆的接触应力,且横向扭矩对支座应力的影响最显著。     

曲线组合梁在负弯矩和扭矩联合作用下受力性能的试验研究

以跨径比(计算跨度与曲线半径的比值)为参数,对2片钢-混凝土曲线组合梁进行了悬臂加载下的试验研究,得到了曲线组合梁在负弯矩与扭矩共同作用下的荷载-变形曲线、应变分布和钢梁与混凝土板间的相对滑移规律。试验结果表明:在负弯矩与扭矩共同作用下,曲线组合梁的抗弯刚度和抗扭刚度均随跨径比的增大而降低;切向应变沿截面竖向基本符合平截面假定;有横隔板处切向应变在曲线内侧小,外侧大,无横隔板处则相反;钢梁与混凝土板结合面上的切向和径向滑移均随跨径比的增大而增大,在支座间或支座与加载端之间达到最大。